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欧姆龙
自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)取代传统继电器控制装置以来,PLC快速发展在世界各地得到了广泛应用。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大,近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓,但在中国等发展中国家的增长十分迅速,2017年PLC市场在全球取得16.6%的增长。
与此同时,PLC的功能也不断完善,随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高,如今PLC不仅控制功能增强,功耗和体积减小,成本下降,可靠性提高,编程和故障检测更为灵活方便,而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图像显示的发展,使PLC向用于连续生产过程控制的方向发展,成为实现工业生产自动化的一大支柱。如何灵活配置PLC真正实现工业互联智能化的背后支撑,本文以高性能模拟技术提供商ADI公司的PLC解决方案举例,说明如何借助ADI公司的放大器、数据转换、信号处理和电源技术以及专业经验,实现高分辨率、低噪声的工业PLC系统。
工业PLC系统设计考虑和主要挑战
通常而言,PLC系统由电源、CPU和多个模拟及数字I/O模块组成,可控制、执行和监控复杂的机器变量。PLC设计用于多输入和输出配置,具有扩展的温度范围、卓越的电噪声抑制性能、抗震性和抗冲击能力。PLC系统包括电源、控制和通信模块以及多种模拟输入、模拟输出、数字输入和数字输出模块。为了获得合适的PLC系统设计,设计人员必须考虑许多不同的系统要求,包括精度、带宽和输入范围等。此外,还需要考虑以下系统因素:
1、对于TC (热电偶)和RTD,模拟输入类型和范围可低至±10 mV;对于执行器控制器可高至±10 V—或者过程控制系统中的4 mA至20 mA电流。
2、模拟输出类型和范围通常包括±5 V、±10 V、0 V至5 V、0 V至10 V、4 mA至20 mA和0 mA至20 mA,有时需要超量程能力。
3、输入/输出模块分辨率和精度的典型范围为12位至16位,工业温度范围内的精度为0.1%。
4、与不同现场总线连接。
5、隔离;系统电源模块和低功耗电子器件之间;输入和输出之间;I/O和中央控制单元之间;隔离等级范围为1 kV至2.5 kV。
6、模拟输入/输出和电源输入保护:故障条件电压或电流和EMC考虑因素,包括电涌、快速脉冲瞬变和ESD。
7、随着电路板尺寸的减小,功效比、热管理和散热将成为小型化器件一个日益重要的问题。
另外,更多的通道或节点需要置于相同的空间中,因而要求采用高密度系统,必须减小器件尺寸。这意味着外壳更小,从而带来电源管理和散热难题,因此需要通过集成动态电源控制实现智能电源管理的解决方案。
PLC应用系统典型的信号链设计
高集成度高灵活性的PLC系统应该这样设计
以前实现这类I/O系统需要大量高性能分离式元件,由此产生的是庞大且昂贵的系统。近来,集成技术的进步使得系统设计人员能够采用尺寸更小、功耗更低、成本更低的解决方案,
其性能与那些大型系统不相上下。持续的技术进步要求既能不断促进这些解决方案集成,同时还提高其性能和诊断能力。ADI公司提供面向市场定制的解决方案,以便简化设计过程。这些解决方案采用业界领先技术,并提供众多设计选项,从采用分立器件的实施方案到全集成式解决方案应有尽有。
此外,目前很多传统工业自动化或者过程控制系统,其物理层的实现拥有大量的I/O的接口,包括了模拟和数字的输入输出。I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件,它是直接连接现场仪表和整个控制单元当中的纽带。而一旦客户新增需求或者设备替换生产数字或者系统发生变化,大量的I/O接口就需要整体调整或迁移,整个工作繁琐且耗时耗力。针对整个模块量输入模块,ADI新推出的AD411X(AD4111,AD4112)系列产品,集成了多重保护功能,同时提供相应的电源解决方案。在应用过程中,基本上是24V输入、5V输出的电源架构。AD411X产品每个通道都可以任意地定义为数字量的输入输出,或者模拟量的输入输出,所以把它叫做软件定义I/O。
IC660TSA100 Terminal Assembly for IC660BBA100
IC697CHS783 Integrators Rack, 17 Slots, Front Mount
IC758URM100 iGlobalCare Complete 21+ Users: DataViews for Unix/Linux
FlexLogix System 1794-L34 FLEX LOGIX PROCESSOR, 512KBYTES USER MEMORY
PLC-5/1771 System 1771-M1 STEPPER MOTOR CONTROLLER MODULE
Industrial Computers 6186-M15SSTR VERSAVIEW 15 INCH MONITOR, RESISTIVE TOUCH SCREEN
Communications 1784-PCM6 1784-PCMK DH+COMMUNICATION CABLE(8 PIN DIN)
Operator Interface 2711P-RFK6 REPLACEMENT FUNCTION KEY LEGEND STRIPS.
Support 9355-WABFRS SUPT RENEWAL CONTRACT FOR 9355WABFR
Support 9354-HD201R 9354-HD201 SOFTWARE SUPPORT REINSTATEMENT
ControlNet Products 1784-KTCX15 CONTROLNET(1.5 ONLY)ISA/EISA BUS
RSI Software Products 9301-2SE2400JPU2 RSVIEW32 WORKS 300-32K UPGRADE IN-SUPT (JP)
RSI Software Products 9355-WABOEU2R UPGRADE: OUT-SUPT: 9351WKTS TO RSLINX OEM CD
Motion Control MPL-A320P-MK24AA MOTOR,SERVO,2.94 NM,5000RPM,MULTI,230V,BRK,5.1KG
Motion Control 2090-U3CC-D4409 CABLE,CONTROLLER INTERFACE,ULTRA 3000,CN1,9M
CBL-128 Cable.GE Series 90 (SNP Port) (RS-422)
IC600CR610RR 13" Series Six Plus CPU Rack w/o Power Supply (8 Slots)
IC800SDM250M2XE25 2500W, 230V S-Series Servo Motor, 104 in-lb (11.8 Nm), Brake
OC647IFESGRN00075M iFIX Optn: ESig & ERec 75 I/O Runtime (M4 Part)
20AD034A3AYYANC0 PowerFlex 70 AC Drive 34 A at 25 Hp 20A
20DC500A0ENNBNANE PowerFlex 700S AC Drive 500 A 250 kW 20D
20LC650N0ENNENA0EA PowerFlex 700L AC Drive 20L
26206-005-01-R 3-CONDUCTOR POWER SUPPLY CORD
280-PWRM22D-M2 ArmorConnect 3-PH Power Media drop cable
FX2N-32ET 扩展16入/16出 晶体管输出
6ES7 390-1AF30-0AA0 导轨,530mm
DAQPad-6508
MIC-2630
DONJIN D320/640E1-PCI
M-845EG(EA)
IMBA-880
Orbot-NAIO-2-N-NAIO-REV-H
MP-323 1394A卡 L-FW323-06
1492-SPM3B060 MCB Supplementary Protector 6 A
软启动器 3RW40272BB04
AD641WKS308 ECLiPS Workshop Software - demonstration software
GC646QDA001 Proficy GlobalCare Complete for QuickDesigner - single user
HE800CBL119 I/O Extension Cable, 19-pin, 1.0m. For use in conjunction with TRM519
IC640HWP770 CIMPLICITY 70 Software/Hardware Package (S/W, Cables & Docum.)
IC647HSTSSEO30KM eSignature Option for Historian - Standard Server 30000 Points (M4 Key)
IC660BPM500 Hand-Held Monitor Battery Pack
IC695CPU315CA RX3I 1GHZ CPU W/2 SER PORTS CONF COAT
IC756WET200J-99 Custom Datasource Toolkit, Japanese, Version 9.9
CompactLogix System 1769-RTBN18 REPLACEMENT 18 PIN NEMA TERMINAL BLOCK (1 PER KIT)
PLC-5/1771 System D1771-6.5.2 ANALOG INPUT SYSTEM(CAT.NO.1771-IFE)USER'S MANUAL
Process Control 1757-PLXCPE1600 PROCESSLOGIX SERVER DELL PE 1600
Operator Interface 2711P-K7C4B2 PV PLUS 700, KEYPAD, ENET, AC PS, EXT MEM
Support 6556-SPAKSR SUPPORT REINSTATEMENT CONTRACT FOR 6556-SPAKS
Support 8100-HS110S SUPT RENEWAL CONTRACT FOR 8100HS110
Support F1785-L11BSERB FIRMWARE UPGRADE FOR 1785-L11B PLC5 PROCESSOR MODU
RSI Software Products 9301-2SE2203ITE RSVIEW32 WORKS 300 WITH RSLINX (ITALIAN)
RSI Software Products 9701-VWSB025DEU1 RSV SE STATION 25- SE SRV 25 DISP+CLIENT
RSI Software Products 9399-FW5DDGR RSLOGIX FRAMEWORKS DIAGRAM DEV. GET'G RESULTS GUID
Motion Control 2098-DSD-075-DN DRIVE, 35A/75A, ULTRA3000 W/DEVICENET
BC5008TAW0000 18 Inch Inbligence Industrial Computer - Bundled - Standard Series - w/ Windows 2000
IC300DAC106 14-bit, 4-channel Analog Output, 0-20mA Sourcing
IC752ECD500 Display Station 1492 - 14" XGA (1024x768) resistive touch screen, Pentium 133, 32MB, 2 Gig hard drive, expansion slots, Ethernet, with CIMPLICITY HMI and Win 95
MTR-3S45-G-R-B-C-SRR Servo Motor Nema56C 24V Brake, Seal
ZA06B-6093-H401 External regeneration resistor rated 30 ohm 20 Watt for Beta series amplifiers
20BF142A0AYNANC0 PowerFlex 700 AC Drive 20B